EVALUASI DAN OPTIMASI PERENCANAAN CASING PADA OPERASI PEMBORAN SUMUR X-9, PRABUMULIH PT. PERTAMINA EP
Feldy Noviandy
Jurusan Teknik Perminyakan, Fakultas Teknologi Kebumian dan Energi, Universitas Trisakti
E-mail: noviandyfeldy@gmail.com
Abstrak
Perencanaan casing dalam suatu kegiatan pemboran merupakan salah satu aspek yang penting. Hal ini disebabkan casing yang dipasang harus selalu berada pada tempat kedudukannya, baik selama kegiatan pemboran berlangsung maupun pada saat masa produksi. Tujuan dari
perencanaan casing adalah untuk mendapatkan ukuran casing yang tepat, dimana secara teknis cukup kuat untuk menahan gaya-gaya yang terdapat di dalam lubang bor. Perencanaan casing pada sumur X-9 menggunakan metode korelasi dan evaluasi dari sumur di sekitarnya (offset well) dengan ketentuan, formasi yang ditembus sama. Dengan penembusan formasi yang sama, maka diprediksikan akan terjadi masalah yang sama. Pada perencanaan casing sumur ini juga
memperhitungkan tekanan collapse, burst, dan tension dengan menggunakan metode maximum load. Tekanan tersebut akan mempengaruhi kekuatan casing pada saat pemasangan dan selama proses produksi berlangsung. Rangkaian casing yang didapat untuk sumur X-9 lapangan
Prabumulih terdiri dari, conductor casing pada kedalaman 80 m, surface casing pada kedalaman 300 m, intermediate casing pada kedalaman 1504 m, dan production liner diset pada kedalaman 1693 m dengan top of liner pada 1404 m.
Kata kunci :casing, casing design, burst, collapse, tension
Pendahuluan
Pada saat pemboran sumur minyak dan gas mencapai kedalaman tertentu, maka pada sumur tersebut perlu dipasang casing yang dilanjutkan dengan proses penyemenan. Casing merupakan suatu pipa baja dengan fungsi menjaga kestabilan lubang bor agar tidak runtuh, menutup zona bertekanan abnormal, zona lost, dan sebagainya. Adapun tujuan utama dari pada perencanaan casing adalah mendapat rangkaian casing yang kuat untuk melindungi sumur baik selama pemboran maupun produksi.
Pemilihan casing yang baik sangat perlu diperhatikan dan dievaluasi bagaimana
penyusunan drill string yang efektif, serta bagaimana lumpur yang akan digunakan pada tiap lapisan formasi, karena hal tersebut menyangkut faktor keamanan. Faktor yang sangat berpengaruh dalam perencanaan casing adalah diameter casing, panjang casing, pressure resistance, serta beban pada casing. Pembebanan casing meliputi tiga macam, yaitu tekanan Burst, Collapse, dan Tension. Setelah membuat masing-masing beban mencapai angka safety factor terbesar, maka akan diperoleh rangkaian casing paling kuat dan aman.
Dalam Tugas akhir ini pembahasan lebih ditekankan kepada perencanaan suatu sumur berdasarkan efektifitas perencanaan casing. Metode yang digunakan dalam perhitungan perencanaan casing pada sumur X-9, yaitu metode maximum load dengan tambahan asumsi 1/3 bottom hole pressure dan lost with mud return.
Studi Pustaka
Dalam melakukan sebuah perencanaan casing, terdapat beberapa data yang harus dimiliki seorang engineer pengeboran, sehingga sebuah sistem casing dapat
direncanakan. Sistem perencanaan casingtersebut meliputi beberapa faktor, diantaranya adalah :
1. Tekanan Formasi
2. Gradien Rekahan (Fracture Gradient)
Selain kedua faktor diatas, terdapat faktor lain yang harus diketahui dalam merencanakan casing pemboran, seperti drilling hazard. Perencanaancasing meliputi fungsi casing, klasifikasi casing,grade casing, diameter casing, berat casing, range panjang casing, dan tipe sambungan casing. Selain itu perludiketahui tempat kedudukan casing atau dikenal dengan namacasing setting depth. Hal terakhir yang juga perlu diketahui adalah
pembebanan apa saja yang terjadi pada casing danrumus apa saja yang dipakai dalam perencanaancasing.
Setelah suatu pemboran sumur minyak dan gas bumi mencapai kedalaman tertentu, maka ke dalam sumur tersebut harus dipasang casing yang kemudian disusul dengan proses penyemenan. Casing merupakan suatu pipa baja yang berfungsi antara lain untuk mencegah gugurnya dinding sumur, menutup zona bertekanan abnormal, zona loss, dan sebagainya.
Tujuan utama dari perencanaan casing adalah mendapatkan rangkaian casing yangkuat untuk melindungi sumur, baik selama pemboran maupun produksi dengan biaya yang ekonomis.
Casing merupakan komponen cukup mahal pada suatu sumur minyak dan gas bumi, sehingga casing yang digunakan ini merupakan investasinya cukup besar. Pemilihan ukuran casing, berat casing, dan tipe ulirnya (thread) merupakan aspek yang paling penting dipandang dari segi tekniknya yang juga akan menyangkut keekonomisan dan aspek keselamatannya. Casing memiliki beberapa fungsi, yaitu :
x Mencegah gugurnya dinding sumur
x Mencegah terkontaminasinya air tanah oleh lumpur pemboran x Menutup zona bertekanan abnormal dan zona loss
x Mencegah hubungan antar formasi produksi
Casing dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis: 1. Stove Pipe
Stove pipeberfungsi sebagai pipa pondasi, mencegah dinding formasi yang lemah dekat permukaan mudah runtuh, untuk menguatkan permukaan tanah tempat kedudukan dari kaki rig. Stove pipebukan merupakan tempat dari
wellheadassemblydan dipasang dengan cara ditumbuk. Stove pipeini mempunyai ukuran dari 26 inch sampai 42 inch.
2. Conductor Casing
Pada umumnya casing ini berdiameter 16 inch sampai 30 inch. Letak kedalaman pemasangan umumnya antara 90 sampai 150 ft. Casingberfungsi untuk:
Š Khusus di offshoreadalah untuk melindungi drill stringdari air laut, dipasang dari platform hingga dasar laut.
Š Pada onshoresebagai pelindung apabila tanah dekat permukaan tidak cukup kuat atau mudah gugur seperti rawa-rawa, gambut, dan sebagainya.
3. Surface Casing
Letak kedalaman pemasangan casing ini ditentukan oleh peraturan setempat yang menentukan pada kedalaman berapa casing tersebut harus dipasang. Casing ini disemen hingga ke permukaan. Casing ini berfungsi untuk:
Š Melindungi air tanah dari kontaminasi oleh lumpur pemboran Š Tempat kedudukan BOP dan wellhead
Š Menyangga seluruh berat rangkaian casing berikutnya yang telah dimasukkan ke dalam sumur
Fungsi intermediatecasing ialah menutup formasi-formasi yangdapat menimbulkan kesulitan selama operasipemboran berlangsung, seperti sloughing shale, lost
circulation, tekanan abnormal, kontaminasi lumpur dan lain sebagainya. Suatu sumur dapat mempunyai lebih dari satu intermediate casing, tergantung dari kondisi yang dihadapi selama pemboran.
5. Production Casing
Casing ini apabila dipasang sampai tepat di atas formasi produktifdisebut openhole completion, sedangkan apabila dipasang sampai ke dasar formasi produktif maka dinamakan perforated casing completion. Fungsi dari casing ini adalah:
Š Memisahkan lapisan yang mengandung minyak dari lapisan-lapisan lainnya Š Melindungi alat-alat produksi yang terdapat dibawah permukaan seperti pompa
dan lain sebagainya. 6. Liner
Liner mempunyai fungsi yang sama dengan production casing, tetapi tidak dipasang hingga ke permukaan. Liner digunakan karena lebih pendek dan harganya lebih murah. Apabila pada akhir pemboran diperoleh ukuran lubang yang sangat kecil sementara itu sumur tidak terlalu dalam maka diperlukan ukuran casing dengan toleransi yang sangat kecil. Untuk persoalan semacam ini digunakan liner.
Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah maximum load. Metode maximum load adalah suatu perhitungan perencanaan dengan asumsi bahwa pada saat terjadi kick, jumlah fluida di dalam casing keluar 100% dari pipa. Karena di dalam pipa kosong mengakibatkan tekanan yang harus ditanggung dari luar casing menjadi bertambah atau menjadi maksimum.Namun karena adanya penyeseuaian dengan reference well, metode tersebut dimodifikasi dengan tambahan asumsi 1/3 bottom hole pressure dan lost with mud return.
Hasil dan Pembahasan
Sumur X-9 merupakan sumur gas explorasi yang terletak di Selatan kota Prabumulih, dengan cadangan terbukti sebesar 2.5 MMSCFD. Dalam pengerjaan tugas akhir ini, sumur terdekat yang dijadikan sebagai acuan adalah sumur X-8. Perhitungan tugas akhir ini menggunakan metode Maximum Load dengan asumsi bahwa sumur akan mengalami kejadian terburuk. Seperti pada perhitungan burst, sumur diasumsikan mengalami kick dan akan menerima tekanan formasi terbesar pada casing shoe dan asumsi 1/3 bottom hole pressure pada beban burst di surface. Perhitungan collapse, diasumsikan bahwa sumur akan mengalami partial lost circulation yaitu terjadi kehilangan lumpur sebesar ¼ bagian dari kolom lumpur atau lost with mud return.
Penentuan letak kedalaman casing menggunakan asumsi bahwa casing akan menerima tekanan formasi tertinggi. Dengan mengeplot garis ± garis diantara pore pressure dan fracture pressure bisa di dapat posisi letak casing shoe dari tiap - tiap trayek. Untuk trayek awal casing shoe pada kedalam 80m didapat dari offset well, yang biasa di set antara kedalaman 30 ± P 7UD\HN DZDO LQL GL ERU GHQJDQ PHQJJXQDNDQ ELW ´ 3ORW SHUWDPD dilakukan dengan menarik garis vertikal dari atas hingga mengenai garis pore pressure yang berada di kedalaman 566 m (trayek ke-2) dan akan di bor dengan menggunakan bit
´ SHQJDPELODQ WLWLN NHGDODPDQ LQL MXJD EHUGDVDUNDQ SHUWLPEDQJDQ DGDQ\D FRDO SUREOHP yang mengharuskan meletakan casing shoe berada di atas atau dibawah lapisan zona coal yang mudah fracture. Penentuan letak casing shoe pada trayek berikutnya yaitu dengan menarik garis vertikal diantara dari kedalaman 566m antara garis pore pressure dan fracture pressure dan di dapat kedalaman casing shoe untuk trayek ke-3 yaitu pada
NHGDODPDQ P GDQ GL ERU GHQJDQ PHQJJXQDNDQ ELW ´ 0HVNLSXQ SHQDULNDQ JDULV yang melewati 2 formasi yang berbeda ini sedikit dipaksakan, mengingat salah satu fungsi casing yang berguna untuk memisahkan dari 2 zona formasi yang berbeda dan melihat dari pengalaman sebelumnya melihat offset well untuk Air Benakat Formation dan Gumai Formation masih bisa di satukan dalam satu trayek. Untuk trayek ke-4 dan ke-5 plot dilakukan seperti trayek sebelumnya, yaitu dengan menarik gais vertikal antara pore pressure dan fracture pressure lalu di dapat masing masing kedalaman casing shoe pada
P \DQJ DNDQ GL ERU GHQJDQ PHQJXQDNDQ ELW ó´ GDQ P GHQJDQ
PHQJJXQDNDQ ELW ò´ 3HQHntuan ukuran bit berdasarkan bit selection chart yang akan di lampirkan pada lampiran D. Setelah mendapat hasil dari penentuan kedalaman casing maka akan di perhitungakan Burst Pressure, Collapse Pressure, dan Tension Load dari masing-masing trayek.
Dari hasil perhitungan dengan menggunakan asumsi tersebut program casing yang di GDSDWNDQ VHEDJDL EHULNXW SDGD WUD\HN ´ GL JXQDNDQ VSHVLILNDVL FDVLQJ GHQJDQ JUDGH .-55 94 ppf yang di set pada kedalaman 0 ± 80 m, penulis tidak menghitung pembebanan burst, collapse, tension yang terjadi pada casing, pemilihan grade casing berdasarkan pada offset well. Berikutnya pada kedalaman 0 ± P OXEDQJ ´ GL VHW GHQJDQ FDVLQJ EHUXNXUDQ ´ JUDGH -- SSI 3HQDPEDKDQ WUD\HN FDVLQJ ´ LQL GLKDUDSNDQ GDSDW mengurangi resiko yang terjadi selama proses pemboran maupun produksi pada sumur X-9. Berikutnya pada kedalama 0 ± P OXEDQJ ô´ GLVHW FDVLQJ ´ GHQJDQ grade J-55 36 ppf. Dan pada kedalaman 0 ± P SDGD OXEDQJ ó´ GL VHW FDVLQJ
´ GHQJDQ JUDGH --55 SSI 7UD\HN \DQJ WHUDNKLU \DLWX OLQHU ´ SDGD OXEDQJ ò´ GL VHW pada kedalaman 1482 -1693 m dengan grade J-55 23 ppf .
Hasil perhitungan dan penentuan casing setting depth diatas dibandingkan dengan program casing yang dibuat oleh perusahaan yaitu pada kedalaman 0 ± 80 m dibor GHQJDQ PHQJJXQDNDQ ELW ´ GDQ GL VHW FDVLQJ ´ GHQJDQ JUDGH .-55 94 ppf. Pada kedalaman 0 ± P GL ERU GHQJDQ PHQJJXQDNDQ ELW ò´ GL VHW FDVLQJ ´ GHQJDQ grade K-55 54,5 ppf. Pada kedalaman 0 ± 1504 m di bor dengan menJJXQDNDQ ELW ò´ GL VHW FDVLQJ ´ .-55 40 ppf . Trayek terakhir pada kedalaman 1404 ± 1693 m diset OLQHU ´ GHQJDQ JUDGH 1-80 26 ppf.
Dari data diatas dapat dilihat bahwa ada perbedaan titik kedalaman casing, jumlah trayek casing dan jenis casing yang digunakan. Perbedaan titik kedalaman casing dipengaruhi oleh proses pengeplotan pada grafik pore pressure dan fracture pressure dan
pertimbangan adanya bebapa drilling hazard pada lapisan formasi. Sedangkan
perbedaan jenis casing dipengaruhi oleh asumsi yang digunakan pada saat perhitungan dilakukan. Dengan melihat dari banyaknya drilling hazard pada formasi formasi yang akan di bor penulis menyarankan untuk menambahkan trayek tambahan pada perencanaan casing pada sumur X-9 karena menurut penulis program casing perusahaan terlalu minimalis, terlihat dari pengambilan setting depth SDGD WUD\HN ´ \DQJ ODQJVXQJ
menembus beberapa formasi yang sangat beresiko menimbulkan problem - problem yang bisa terjadi pada saat pengeboran maupun pada saat sumur telah berproduksi .
Kembali ke fokus utama dari evaluasi sumur X- LQL \DLWX RSWLPDVL SDGD WUD\HN ´ GDQ ´ SHQXOLV NHPEDOL PHPEXDW SHUKLWXQJDQ GHQJDQ PHQJJXQDNDQsetting depth yang telah GLEXDW ROHK SHUXVDKDDQ \DLWX XQWXN FDVLQJ ´ GL VHW SDGD NHGDODPDQ 0 ± 1504 m dan liner ´ GL VHW SDGD NHGDODPDQ ± P +DVLO \DQJ GL GDSDW SDGD FDVLQJ ´ adalah grade J-55 36 ppf, grade ini lebih rendah dibandingkan grade casing yang dibuat oleh perusahaan yaitu grade K-55 40 ppf. Dan hasil yang didapat untuN OLQHU ´ DGDODK grade J-55 23 ppf, grade yang lebih rendah dibandingkan grade casing yang dibuat oleh perusahaan yaitu N-80 26 ppf. Melihat kedua hasil optimasi pada sumur X-9 ini
PHQGDSDWDQ JUDGH \DQJ OHELK UHQGDK RSWLPDVL SDGD FDVLQJ ´ GDQ ´ LQL telah berhasil dilakukan.
6HWHODK EHUKDVLO PHODNXNDQ RSWLPDVL SDGD FDVLQJ ´ GDQ ´ ODSDQJDQ ;-9 ini, EHULNXWQ\D DNDQ GL KLWXQJ MXJD QLODL NHHNRQRPLDQQ\D 8QWXN FDVLQJ ´ VHSDQMDQJ ft dengan grade K-55 40 ppf, biaya yang diperlukan adalah $ 239.348 , sedangkan untuk FDVLQJ ´ VHSDQMDQJ IW GHQJDQ JUDGH --55 36 ppf adalah $ 215.002 . Untuk liner
´ VHSDQMDQJ IW GHQJDQ JUDGH 1-80 26 ppf biaya yang perlukan adalah $ 35.329 . 6HGDQJNDQ XQWXN OLQHU ´ VHSDQMDQJ IW GHQJDQ JUDGH --55 23 ppf adalah $ 17.506 , Dari data tersebut total biaya casing yang diperlukan untuk program casing perusahaan adalah $ 274.676 dan program casing penulis adalah $ 232.508 dan dapat dilihat bahwa program casing penulis membutuhkan biaya yang lebih sedikit atau 15 % lebih rendah dibandingkan dibandingkan program casing yang dibuat oleh perusahaan. Lalu hasil dari optimasi menggunakan casing setting depth yang dibuat penulis dapat dilihat bahwa memerlukan dana 47% lebih mahal dibandingkan program casing yang telah di buat perusahaan. Perencanaan ini tetap di perhitungkan sebagai contingency program.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan yang telah disebutkan sebelumnya, didapat beberapa kesimpulan sebagai berikut :
‡ Penentuan titik kedalaman casing untuk sumur X-9 dilakukan berdasarkan hasil pengeplotan antara pore pressure dan fracture formation serta melihat data sumur referensi yaitu sumur X-8 yang berada di sekitar umur X-9.
‡ 3HQJJXQDDQ FDVLQJ ´ JUDGH .-55 40 ppf dapat dioptimasi menggunakan grade J-55 36 ppf, dilihat dari perhitungan pembebanan yang dialami casing, grade J-J-55 36 ppf masih mampu menahan beban yang dialami oleh casing.
‡ 3HQJJXQDDQ OLQHU ´ JUDGH 1-80 26 ppf dapat dioptimasi menggunakan grade J-55 23 ppf, dilihat dari perhitungan pembebanan yang dialami casing, grade J-55 23 ppf masih mampu menahan beban yang dialami oleh casing.
‡ Optimasi program casing berhasil dilakukan dilihat dari biaya program casing penulis yang memiliki harga 15 % lebih murah dibandingkan program casing milik perusahaan ‡ Disarankan untuk ditambahnya trayek seperti yang dibuat oleh penulis pada program
casing yang di desain oleh perusahaan karena banyak terdapat drilling hazard pada lapisan sumur X-9. Namun penambahan trayek memakan biaya 47% lebih mahal.
Daftar Pustaka
%\URP 7HGG\ * ³)XQGDPHQWDO RI &DVLQJ 'HVLJQ´ PetroSkills.
&LWLF 6HUDP (QHUJ\ /WG ³Drilling File for Well Oseil-21 and Oseil-26´ &LWLF 6HUDP (QHUJ\ /WG ³Drilling File for Well Oseil-27´
&LWLF 6HUDP (QHUJ\ /WG ´Seram Petroleum System´ &LWLF 6HUDP (QHUJ\ /WG ³Seram Stratigraphy´ CLWLF 6HUDP (QHUJ\ /WG ³Well Location Map´
Ihandbook1.0.4.4.Schlumberger.application.com/www.slb.com
³Penuntun Praktikum Laboratorium Konservasi Peralatan Bor dan Produksi´ -DNDUWD Universitas Trisakti.
Pertamina-BPPKA, 1996 ³3HWUROHXP *HRORJ\ ,QGRQHVLDQ %DVLQV´, Vol VI-IX Eastern Indonesian Basins.
5XELDQGLQL 5 6 5XGL ³Diktat Kuliah Teknik dan Alat Pemboran´ %DQGXQJ ,7% 5XELDQGLQL 5 6 5XGL ³TeknikOperasiPemboran´ Vol II, Bandung: ITB. 6FKOXPEHUJHU ³Offset Well Analysis´
http://fatmapetroleum.blogspot.com/2011/06/prediksi-tekanan-formasi.html http://lubaucity.blogspot.com/2013/05/sekilas-tentang-casing-pemboran.html http://www.migas-indonesia.com/2012/12/leak-off-test.html
